La prima scuola stampata in 3D nel Malawi

Ha fatto molta notizia la realizzazione in tempi record della prima scuola
realizzata con l’uso di una stampante in 3D perfettamente sostenibile e con
un’impronta ecologica ridotta in Malawi in tempi record.

Bambina che studia a scuola (foto di akshayapatra – Fonte: pixabay.com)

La stampa 3D in edilizia

La scuola si cui andremo a parlare in questo capitolo riguarda una scuola
costruita in sole 18 ore nel
villaggio di Kalonga nel Malawi utilizzando una stampante 3D.
La costruzione ad opera di
14Trees è stata realizzata grazie a una joint venture tra la società CDC e la società
di costruzioni Holcim Group.
Si tratta di un edificio scolastico che è stato realizzato in pochissimo tempo
battendo ogni record precedente e inoltre ottimizzando l’uso dei materiali con
un’impronta ecologica ridotta del 70%.

Di fato questa è stato un esperimento di successo che ha aperto le frontiere
per altre costruzioni future realizzate allo stesso modo. L’architettura e
l’edilizia sono al servizio della società e dei tempi che cambiano e si deve
adattare grazie al contributo della mente umana e delle disponibilità di
materiali e tecnologie frutto dell’innovazione.

Come nasce il progetto della prima scuola stampata in 3D

La prima scuola realizzata con una stampante in 3D è stato un
esperimento ben riuscito: l’intento era quello di trovare un modo per
costruire velocemente abbassando il più possibile i costi senza però perdere
in qualità architettonica ed estetica. Nulla di nuovo visto che questo è
sempre stato un pò l’obiettivo principale che ha caratterizzato il mondo delle
costruzioni dall’inizio del ‘900 con l’invenzione del calcestruzzo armato e
dei sistemi prefabbricati. A fare notizia qui è la velocità di costruzione
(solo 18 ore), e il fatto che è stata realizzata in 3D.

In questo caso l’obiettivo dichiarato dalla
joint venture CDC-Holcim Group e del gruppo di progettazione
14Trees era quello di trovare una soluzione abitativa sostenibile,
economica e replicabile da realizzare in Africa. La scuola è il simbolo
dell’istruzione e il modo migliore per aiutare le popolazioni del terzo mondo
non è quello di portare vestiti e alimenti ma insegnando loro un lavoro e
dandogli la possibilità di andare a scuola e studiare.

Il progetto della scuola sostenibile in 3D

La scuola che è stata realizzata in sole 18 ore con una stampante 3D è solo la
prima di tante altre. La scuola è relativamente piccola di dimensioni,
semplice e spartana ma è essenziale per dare ai bambini africani la
possibilità di imparare e studiare per riscattarsi quando saranno più grandi.
L’esperimento è andato a buon fine e l’idea è quella di costruire altri
edifici scolastici e non anche in altre parti dell’Africa ad esempio in
Kenya e Zimbabwe. La tecnica adottata per realizzare questa scuola ha
permesso di ridurre non solamente costi e tempi ma anche l’impronta ecologica, abbattendo tale impronta di circa il 50-70%. Le pareti esterne sono state realizzate tramite estrusione con la stampante e poi una squadra di operai ha provveduto a montare serramenti e accessori e a procedere con le finiture del caso.

In certe zone dell’Africa e del Malawi c’è una carenza importante di
edifici scolastici. Attualmente con questa ultima scuola ci sono 13
scuole nel territorio ma ne servirebbero altre per far fronte all’offerta.
L’UNICEF ha stimato che in tutta l’Africa ci sarebbe una carenza di 36000 aule
scolastiche che con le tecniche tradizionali richiederebbero circa 70 anni per
essere realizzate. Con questo sistema innovativo, pratico e veloce si potrebbe
far fronte a questa lacuna in un solo decennio, forse anche meno. Solo così si
potrebbe veramente dare una mano a questo paese tanto martoriato e aiutarlo a
crescere. Inoltre questa operazione contribuirebbe a formare personale
qualificato e a creare posti di lavoro per utilizzare le macchine e saper
dosare i materiali.

Come funziona la stampa 3D in edilizia

Dietro a un edificio stampato in 3D c’è un processo che combina progettazione digitale e robotica. Tutto parte da un modello tridimensionale realizzato al computer, che definisce con precisione la forma delle pareti, lo spessore degli strati e la posizione delle aperture per porte e finestre. Questo file viene poi tradotto in una serie di istruzioni che guidano la macchina lungo il percorso di stampa.

La stampante edilizia vera e propria può essere montata su un braccio robotico oppure su una struttura a portale che scorre sopra l’area di cantiere. Anziché usare un filamento plastico come le stampanti da scrivania, deposita una speciale malta cementizia a presa rapida, strato dopo strato. Ogni strato si solidifica abbastanza in fretta da sostenere quello successivo, permettendo alle pareti di crescere in altezza in modo continuo. In sintesi, il processo si articola in alcune fasi principali:

1. progettazione digitale e generazione del percorso di stampa;
2. preparazione del sito e posizionamento della macchina;
3. estrusione delle pareti per strati sovrapposti;
4. posa di tetto, solai, serramenti e impianti da parte degli operai;
5. finiture interne ed esterne.

È importante sottolineare che la stampante realizza soprattutto l’ossatura muraria: il completamento dell’edificio, con coperture, impianti e finiture, resta affidato a maestranze qualificate. La tecnologia velocizza la parte più ripetitiva e faticosa, ma non elimina del tutto il lavoro umano.

Vantaggi e svantaggi della costruzione in 3D

Come ogni tecnologia, anche la stampa 3D in edilizia presenta luci e ombre. Conoscerle aiuta a capire dove questa soluzione conviene davvero e dove, invece, i metodi tradizionali restano più indicati. Tra i principali vantaggi possiamo elencare:

• velocità di realizzazione: le pareti di un piccolo edificio possono essere stampate in poche ore o pochi giorni;
• riduzione degli sprechi: il materiale viene depositato solo dove serve, limitando gli scarti tipici dei cantieri convenzionali;
• minore impronta ecologica, grazie al taglio di trasporti, casseforme e materiali di risulta;
• libertà progettuale: si possono realizzare pareti curve e forme organiche difficili da ottenere con la muratura tradizionale;
• contenimento dei costi di manodopera nelle fasi ripetitive.

Sul fronte opposto restano alcuni svantaggi e limiti da non sottovalutare:

• l’altezza degli edifici realizzabili è ancora contenuta, generalmente uno o due piani;
• servono macchine costose e personale specializzato non ancora diffuso ovunque;
• impianti, solai e coperture vanno comunque completati con metodi tradizionali;
• il quadro normativo non è uniforme e in molti paesi è ancora in fase di definizione;
• le miscele cementizie utilizzabili sono specifiche e non tutte le geometrie sono realizzabili con la stessa facilità.

Applicazioni e prospettive future

L’esperienza del Malawi non è un caso isolato, ma il segnale di una direzione che l’edilizia sta progressivamente esplorando. Le applicazioni più promettenti riguardano tutti quei contesti in cui occorre costruire in fretta, a basso costo e in modo replicabile. Le scuole, come abbiamo visto, sono un esempio emblematico, ma lo stesso approccio può essere applicato ad abitazioni sociali, presidi sanitari di emergenza, alloggi temporanei dopo calamità naturali e piccoli edifici di servizio.

Nei paesi in via di sviluppo la stampa 3D può aiutare a colmare carenze infrastrutturali croniche, formando al tempo stesso personale locale capace di gestire le macchine. Nei contesti più industrializzati, invece, l’interesse è rivolto soprattutto alla riduzione dei tempi di cantiere, al risparmio di materiale e alla possibilità di sperimentare forme architettoniche innovative. Si tratta quindi di una tecnologia trasversale, utile sia dove le risorse sono scarse sia dove si cerca efficienza e innovazione.

Guardando al futuro, è ragionevole immaginare un’integrazione sempre più stretta tra stampa 3D, materiali a basso impatto ambientale e digitalizzazione del cantiere. Più che soppiantare i metodi tradizionali, questa tecnologia è destinata ad affiancarli, occupando le nicchie in cui rapidità, sostenibilità e replicabilità contano più di ogni altra cosa. La scuola di Kalonga, in questo senso, rappresenta un punto di partenza più che un traguardo.

Cosa valutare prima di affidarsi alla stampa 3D

Per chi guarda con interesse a questa tecnologia, è utile avere chiari alcuni aspetti pratici prima di considerarla per un progetto reale. Non basta infatti il fascino dell’innovazione: occorre verificare che le condizioni del cantiere e gli obiettivi dell’intervento siano compatibili con i limiti attuali della stampa edilizia. Ecco gli elementi più importanti da considerare:

• tipologia di edificio: la stampa 3D rende al meglio su costruzioni basse e geometrie semplici o ripetibili;
• disponibilità di operatori qualificati e di una macchina adeguata nella zona di intervento;
• caratteristiche del terreno e accessibilità del sito, che devono permettere il posizionamento della stampante;
• quadro autorizzativo: è fondamentale verificare cosa prevede la normativa locale per questo tipo di costruzioni;
• completamento dell’opera, ricordando che impianti, coperture e finiture richiedono comunque manodopera tradizionale.

Valutati con attenzione questi punti, la stampa 3D può rivelarsi una soluzione concreta e vantaggiosa. In caso contrario, è bene affidarsi ai sistemi costruttivi consolidati, che restano insostituibili per molte tipologie di edifici.

Domande frequenti sulla stampa 3D in edilizia